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Siamo più vicini a trovare una quinta dimensione?

Siamo più vicini a trovare una quinta dimensione

Siamo più vicini a trovare una quinta dimensione?

La scoperta delle onde gravitazionali ha rovesciato ciò che pensavamo di sapere sulle dimensioni.

Nel romanzo classico di Madeleine L’Engle, A Wrinkle in Time , i personaggi viaggiano da un luogo all’altro nello spazio usando una dimensione nascosta , che usano per “raggrinzire” il tessuto dello spazio e del tempo. Nel libro e nel film in uscita, questo viaggio è più mistico di quanto non lo sia la scienza. Tuttavia, alcuni scienziati pensano che potrebbero esserci dimensioni extra oltre le quattro (tre spazi più una volta) con cui abbiamo familiarità – e tali dimensioni potrebbero influenzare il modo in cui la gravità funziona.

Ma come possiamo saperlo con certezza? Un modo per verificare utilizza la collisione di due stelle di neutroni, rilevate dagli osservatori delle onde gravitazionali LIGO e Virgo nel 2017.

Sebbene non abbiano trovato alcun segno di una quinta (o sesta, settima o …) dimensione, i ricercatori – che hanno pubblicato il loro lavoro sul sito Web arXiv – erano entusiasti.

Questo perché cercare dimensioni extra è difficile. Vediamo solo tre dimensioni nello spazio (lunghezza, larghezza e profondità) e una nel tempo sulla scala del quotidiano; se esiste una quinta dimensione, deve nasconderci. Ciò spinge qualsiasi conseguenza rilevabile nel regno del piccolissimo – il regime della fisica delle particelle e della teoria delle stringhe – o del grandissimo, in cui entrano LIGO e altre misurazioni astronomiche.

“È davvero fantastico che siamo in grado di effettuare questa misurazione in primo luogo” , ha detto a The Daily Beast Kris Pardo , un fisico dell’Università di Princeton che è stato l’autore principale dello studio .

“Sappiamo che l’universo si sta espandendo e si sta espandendo a un ritmo accelerato”, ha detto Pardo. Quell’accelerazione è qualcosa che chiamiamo “energia oscura” per mancanza di un termine migliore. “Non siamo sicuri del perché lo stia facendo.”

Alcuni fisici hanno proposto che forse l’universo ha una o più dimensioni extra che si presentano su scale molto grandi, facendo accelerare l’universo. In queste teorie, la luce e la materia sono limitate alle quattro dimensioni che conosciamo, ma la gravità “perde” nelle altre dimensioni. Di conseguenza, la gravità diventa un po ‘più debole quanto più ci allontaniamo nello spazio, ma la luce non dovrebbe essere influenzata dalle dimensioni extra.

Il problema è che è difficile testare la gravità su scale molto grandi. Tuttavia, la gravità crea onde gravitazionali : increspature nello spazio-tempo che viaggiano alla velocità della luce. LIGO e la Vergine hanno rilevato onde gravitazionali da due stelle di neutroni in collisione a circa 130 milioni di anni luce di distanza, il che da solo è molto eccitante. Ma anche altri osservatori hanno visto la luce da quella collisione, il che significa che gli astronomi hanno due modi molto diversi di studiare lo stesso evento.

“Per la prima volta, vediamo onde gravitazionali e luce emesse dalla stessa fonte”, ha affermato Maya Fishbach dell’Università di Chicago, che fa parte della collaborazione LIGO.

Se l’universo ha dimensioni extra per far penetrare la gravità, il segnale dell’onda gravitazionale proveniente dalle stelle di neutroni in collisione si indebolirebbe. Ciò a sua volta farebbe sembrare che la fonte fosse più lontana, proprio come una luce debole potrebbe essere una torcia fioca o una luce più luminosa più lontana. La luminosità del segnale luminoso e la forza del segnale dell’onda gravitazionale sono modi indipendenti per misurare la distanza delle stelle di neutroni in collisione.

Siamo più vicini a trovare una quinta dimensione

Non esclude necessariamente dimensioni extra, come la teoria delle stringhe

“Le onde luminose e gravitazionali viaggiano insieme dalla stessa fonte”, ha spiegato Fishbach. “Siamo in grado di misurare la distanza dalle onde gravitazionali, e corrisponde alla distanza dalla luce.”

In effetti, l’incontro tra la luce e le onde gravitazionali fu sorprendentemente buono: i segnali viaggiarono per 130 milioni di anni e arrivarono a 2 secondi l’uno dall’altro. Per prospettiva, 130 milioni di anni fa, i dinosauri governavano la Terra e le prime piante da fiore si sono evolute. Una differenza di 2 secondi su 130 milioni di anni è trascurabile in senso cosmico.

In altre parole, se ci sono dimensioni extra, non hanno fatto alcuna differenza nel segnale dell’onda gravitazionale dalle stelle di neutroni in collisione.

Quindi dovremmo essere delusi dal fatto che non esiste una quinta dimensione? Pardo rise. “Le persone possono sentirsi come vorrebbero!” Egli ha detto. “Non so che dovremmo essere felici o infelici.”

Ma l’universo potrebbe ancora nascondere una quinta, sesta o magari anche una settima dimensione.

“Non esclude necessariamente dimensioni extra, come la teoria delle stringhe”, ha detto Pardo. Tra le altre cose, la teoria delle stringhe prevede sette dimensioni extra che sono rannicchiate molto più piccole di un nucleo atomico. Quelle dimensioni non avrebbero alcun effetto misurabile sulle onde gravitazionali.

Allo stesso modo, Pardo ha sottolineato che se le dimensioni extra sono maggiori di circa 65 milioni di anni luce, ciò non influirebbe abbastanza sulla misurazione LIGO da notare. In altre parole, potremmo comunque avere dimensioni extra molto grandi.

Alla ricerca della Quinta dimensione

Né LIGO né la Vergine stanno operando al massimo delle loro capacità. Entrambi gli strumenti stanno ricevendo aggiornamenti che consentiranno loro di rilevare le fonti a 10 volte la distanza corrente (10 volte la sensibilità significa che le misurazioni future saranno in grado di testare l’esistenza di dimensioni extra fino a dieci volte l’accuratezza) e misurare onde che sono una decimo forte. Ciò significa che gli astronomi vedranno molte più stelle di neutroni in collisione nei prossimi anni sia con onde gravitazionali che con normali telescopi basati sulla luce.

“Ora che LIGO sta rilevando le stelle di neutroni, penso che questo spingerà davvero le persone che escogitano teorie della gravità modificate [con dimensioni extra] per fare previsioni concrete su come queste misurazioni delle onde gravitazionali possano testare la loro teoria”, ha detto Fishbach.

Se il nostro universo risulta avere più di quattro dimensioni, le onde gravitazionali potrebbero essere la chiave per scoprirlo. E quella in definitiva è la più bella ruga nello spazio-tempo.

Written by Nuovo Universo

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